基于BIM技術(shù)的站房暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

施芬芬

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西西安 710043）

1 某站房工程概況

某車站站房為線側(cè)下式，采用上進(jìn)下出的流線模式，總建筑面積3 999 m2，最大聚集人數(shù)800人，高峰小時(shí)發(fā)送量314人。主體高度20.1 m（室外地坪至檐口最高點(diǎn)）。站房中部為候車廳，一、二層兩側(cè)為生產(chǎn)辦公及設(shè)備用房。候車廳吊頂最高點(diǎn)高度為13.8 m，兩側(cè)高度為13.8 m，兩側(cè)辦公房屋一層高5.7 m，二層高8.1 m。建筑抗震烈度為8度。

2 采暖熱源及系統(tǒng)的主要類型

（1）候車大廳、商務(wù)候車廳、綜合服務(wù)廳、客服、母嬰室采用低溫地板輻射采暖，熱媒供回水溫度為45～50 ℃，由站房室外空氣源熱泵機(jī)組提供。候車大廳采用組合式空調(diào)機(jī)組提供熱風(fēng)采暖，送風(fēng)溫度38 ℃。

（2）候車大廳主要進(jìn)出口設(shè)電熱空氣幕。

（3）組合式空調(diào)機(jī)組設(shè)置熱水盤(pán)管，供回水溫度50/45 ℃，冬季熱風(fēng)輔助供暖。

（4）公共衛(wèi)生間、設(shè)備房間風(fēng)機(jī)盤(pán)管采暖，供回水溫度45～50 ℃。

（5）商務(wù)候車室、辦公房屋等按功能分區(qū)設(shè)置多聯(lián)機(jī)采暖系統(tǒng)。

3 空調(diào)冷源及系統(tǒng)的主要類型

3.1 候車大廳空調(diào)系統(tǒng)

候車大廳使用全空氣集中空調(diào)系統(tǒng)+球形噴口送風(fēng)方式。采用側(cè)送風(fēng)、下回風(fēng)的分層空調(diào)形式，冷源為本站房室外空氣源熱泵，冷媒溫度7～12 ℃。站房左右兩側(cè)空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)各設(shè)1臺(tái)組合式空調(diào)機(jī)組，配套控制柜及控制系統(tǒng)，夏季送風(fēng)溫度為19 ℃。機(jī)組包括混合段、初效過(guò)濾段、中效過(guò)濾段、表冷段、熱水盤(pán)管段、殺菌段、風(fēng)機(jī)段、消聲段。風(fēng)機(jī)能效為一級(jí)，配置二氧化碳濃度探測(cè)報(bào)警器和過(guò)濾段報(bào)警，根據(jù)室內(nèi)候車大廳CO2傳感器數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)新風(fēng)閥及回風(fēng)閥的開(kāi)度，保證最小新風(fēng)量。

3.2 公共衛(wèi)生間、綜合服務(wù)廳、客服空調(diào)系統(tǒng)

公共衛(wèi)生間、綜合服務(wù)廳、客服使用風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)系統(tǒng)，冷源均為本站空氣源熱泵，冷媒溫度為7～12 ℃。

3.3 商務(wù)候車室、辦公房屋等空調(diào)系統(tǒng)

商務(wù)候車室、辦公房屋等應(yīng)按功能分區(qū)設(shè)置多聯(lián)機(jī)，商務(wù)候車室、辦公房屋設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)。各功能區(qū)使用空調(diào)或采暖的時(shí)間不一致，負(fù)荷變化較大，分設(shè)空調(diào)系統(tǒng)可以方便運(yùn)行管理，達(dá)到降低能耗目的。

3.4 工藝設(shè)備房間空調(diào)系統(tǒng)

通信信息機(jī)房、信息設(shè)備間、公網(wǎng)覆蓋機(jī)房（僅預(yù)留接口）根據(jù)工藝專業(yè)要求設(shè)置機(jī)房專用空調(diào)機(jī)組（帶輔助電加熱），機(jī)房專用空調(diào)配套設(shè)置溫度自動(dòng)控制器及復(fù)電復(fù)位功能。

變電所根據(jù)工藝專業(yè)設(shè)備發(fā)熱量設(shè)置獨(dú)立的分體空調(diào)及帶溫控的通風(fēng)降溫系統(tǒng)。

4 通風(fēng)、防排煙系統(tǒng)的主要類型

4.1 通風(fēng)系統(tǒng)

變電所設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行全面通風(fēng)。變電所內(nèi)事故排風(fēng)、氣滅后排風(fēng)、降溫通風(fēng)合并設(shè)置，通過(guò)分設(shè)電動(dòng)風(fēng)閥實(shí)現(xiàn)排熱和事故通風(fēng)切換。

公共區(qū)衛(wèi)生間按空調(diào)季和非空調(diào)季設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，換氣次數(shù)為15～25次/h，設(shè)置下排風(fēng)系統(tǒng)（上部排1/3，下部排2/3），上部為條縫型風(fēng)口，與吊頂協(xié)調(diào)布置；下部為百葉風(fēng)口，與墻面裝修協(xié)調(diào)設(shè)置。員工衛(wèi)生間、泵房及空調(diào)機(jī)房設(shè)機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，分別按10次/h、4次/h的換氣次數(shù)計(jì)算風(fēng)量。

通信、信息聯(lián)合機(jī)房設(shè)置機(jī)械排風(fēng)，氣滅后通風(fēng)，按6次/h的換氣次數(shù)計(jì)算風(fēng)量。

4.2 防排煙系統(tǒng)

候車大廳、二層兩側(cè)管理用房?jī)?nèi)走道采用自然排煙。自然排煙需滿足《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51251—2017）規(guī)范的相關(guān)要求。

5 暖通空調(diào)系統(tǒng)的流程化設(shè)計(jì)

5.1 初步設(shè)計(jì)階段

依據(jù)實(shí)際情況確定初步方案。確定站房的冷熱源方式和候車大廳、辦公用房等獨(dú)立的空氣調(diào)節(jié)、采暖系統(tǒng)形式；明確通風(fēng)方式，如變電所通風(fēng)、衛(wèi)生間通風(fēng)、設(shè)備用房通風(fēng)等。

5.2 施工圖階段

（1）計(jì)算空調(diào)冷熱負(fù)荷?；诟黜?xiàng)參數(shù)需求選擇合適的設(shè)備。計(jì)算空調(diào)的冷熱負(fù)荷時(shí)，為保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，滿足高效性要求，使用負(fù)荷計(jì)算軟件，結(jié)合冷負(fù)荷系數(shù)法、諧波法等方法。在設(shè)備選型方面，著重考慮風(fēng)機(jī)、末端空調(diào)設(shè)備、水泵、空氣源熱泵機(jī)組選型等。

（2）圖紙繪制。圖紙是正式施工的重要引導(dǎo)，包含各層空調(diào)、采暖、通風(fēng)平面圖和水泵機(jī)房平面圖、水泵機(jī)房水系統(tǒng)圖、空調(diào)水系統(tǒng)原理圖、空調(diào)機(jī)房剖面圖等，要求各類圖紙均具有合理性。需要確定設(shè)備材料表、安裝明細(xì)表等內(nèi)容，展示具體的使用設(shè)備情況。

6 BIM技術(shù)在站房暖通設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

6.1 應(yīng)用原則

BIM技術(shù)是站房暖通設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)用中需注意預(yù)設(shè)、施工、運(yùn)行時(shí)BIM模型與信息的傳遞，各主體引入BIM模型時(shí)所需各異，模型與取得信息的困難不同，可能影響非幾何信息的傳遞，需要提升BIM技術(shù)信息的傳遞有效性。

需規(guī)劃BIM應(yīng)用價(jià)值，細(xì)分至設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)各階段，明確BIM技術(shù)在各階段的應(yīng)用價(jià)值，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，彰顯BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

6.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

Revit設(shè)計(jì)時(shí)需確定必要的輸入條件，如軸網(wǎng)及項(xiàng)目坐標(biāo)，建筑、結(jié)構(gòu)可鏈接的設(shè)計(jì)文件；確定適宜的機(jī)械設(shè)備族庫(kù)，確保管線和設(shè)備能夠穩(wěn)定連接；確定項(xiàng)目樣板文件，將系統(tǒng)單獨(dú)展示，直觀呈現(xiàn)信息，為排版出圖提供重要的依據(jù)。

局部管線如圖1所示。局部匯總?cè)鐖D2所示。

圖1 局部管線

圖2 局部匯總

（1）應(yīng)用BIM技術(shù)的準(zhǔn)備工作。

站房暖通系統(tǒng)復(fù)雜、管線繁多，主要包括車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管、車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管、防排煙系統(tǒng)風(fēng)管、冷凍水管、冷凝水管、冷媒管等，管道線匯聚一處，直接導(dǎo)致機(jī)房、走廊和房間管道繁雜，各個(gè)線路互相交叉和重疊。使用傳統(tǒng)CAD二維設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通常只對(duì)平面中的大致排列布局和位置進(jìn)行分析，可能使施工環(huán)節(jié)發(fā)生多次管道線路互相碰撞、穿梁。

對(duì)BIM技術(shù)的合理應(yīng)用有助于對(duì)管道在各個(gè)位置的整體排列布局進(jìn)行分析，考慮設(shè)備和管道的具體運(yùn)行情況，滿足設(shè)計(jì)的要求，節(jié)省空間，確保性能，為施工提供便利[1]。暖通專業(yè)BIM設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要確定與建筑、結(jié)構(gòu)相鏈接的預(yù)設(shè)內(nèi)容、工程坐標(biāo)等；完備的設(shè)施族庫(kù)，恰當(dāng)?shù)臋C(jī)械設(shè)施族庫(kù)有益于更好地將設(shè)施與管線開(kāi)展連接；合適的項(xiàng)目樣板文件，符合項(xiàng)目需求的樣板文件可以提高設(shè)計(jì)效率，為后期工作夯實(shí)基礎(chǔ)。

（2）BIM技術(shù)應(yīng)用。

①平面圖繪制。對(duì)建筑區(qū)域進(jìn)行合理劃分，明確管線系統(tǒng)種類，根據(jù)管道特性完成對(duì)應(yīng)類型管道的繪制工作，建立各個(gè)系統(tǒng)的過(guò)濾器，完成管道與空調(diào)器、風(fēng)機(jī)、冷水機(jī)組、水泵等設(shè)備及閥門(mén)的連接。設(shè)備區(qū)內(nèi)走道和環(huán)控機(jī)房的風(fēng)管線較復(fù)雜，繪制時(shí)需要密切觀察管線碰撞情況，使用BIM可視化技術(shù)認(rèn)真觀察三維視圖旋轉(zhuǎn)情況。根據(jù)過(guò)濾條件設(shè)置自動(dòng)化檢測(cè)，檢測(cè)相應(yīng)類型的碰撞。風(fēng)系統(tǒng)繪制時(shí)應(yīng)注意風(fēng)口、閥門(mén)、設(shè)備、彎頭、三通、堵頭等構(gòu)件與風(fēng)管的連接情況，保證系統(tǒng)連接完整，進(jìn)行系統(tǒng)完整性檢查，完整的系統(tǒng)模型可以進(jìn)行水力計(jì)算，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

②剖面圖、系統(tǒng)圖繪制。與傳統(tǒng)CAD技術(shù)相比，剖面圖和系統(tǒng)圖的繪制更加簡(jiǎn)便，根據(jù)需要確定剖面位置，直接形成相應(yīng)的剖面圖，系統(tǒng)圖可以根據(jù)視圖設(shè)置自動(dòng)生成，提高設(shè)計(jì)效率[2]。

③設(shè)備材料表統(tǒng)計(jì)。站房工程較為龐大和復(fù)雜，在實(shí)際施工作業(yè)時(shí)會(huì)獲得許多相關(guān)參數(shù)信息，有效運(yùn)用BIM技術(shù)將超越原有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方式，在創(chuàng)建信息模塊下極快生成設(shè)備參數(shù)表，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)使用材料、閥門(mén)數(shù)量和管道長(zhǎng)度等。

④布局出圖。基于模型文件生成相應(yīng)圖紙，包括平面圖、剖面圖、立面圖、局部放大圖、詳圖、明細(xì)表、圖紙目錄等，圖紙內(nèi)容與模型文件相互關(guān)聯(lián)，可以在Revit軟件中直接批量導(dǎo)出PDF圖紙。

（3）BIM技術(shù)在圖紙繪制中的應(yīng)用。

圖紙繪制是預(yù)設(shè)暖通空調(diào)的必要步驟，設(shè)計(jì)師需要預(yù)設(shè)空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行工序和空調(diào)的水泵，繪制難度較高，可以引入BIM技術(shù)配合圖紙繪制。繪制圖紙時(shí)，設(shè)計(jì)師可以依據(jù)BIM模型的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，咨詢預(yù)制暖通空調(diào)參數(shù)及相關(guān)機(jī)能的原件，有效推進(jìn)圖紙繪制進(jìn)程。繪制時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)依據(jù)預(yù)設(shè)要求采用BIM技術(shù)對(duì)預(yù)設(shè)模型進(jìn)行調(diào)整，提高預(yù)設(shè)的精確性和恰當(dāng)性。設(shè)計(jì)師可以在開(kāi)展設(shè)計(jì)模型檢測(cè)時(shí)，利用BIM技術(shù)有效檢測(cè)模型的任意剖面，及時(shí)察覺(jué)設(shè)計(jì)作業(yè)中存在的問(wèn)題，在探究、發(fā)現(xiàn)原因的基礎(chǔ)上及時(shí)解決問(wèn)題，避免施工進(jìn)程中出現(xiàn)相似問(wèn)題，推進(jìn)工程開(kāi)展。

（4）BIM技術(shù)在方案輔助設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

方案輔助設(shè)計(jì)時(shí)，在預(yù)設(shè)進(jìn)程中引入BIM技術(shù)可以提高方案實(shí)施的可能性。設(shè)計(jì)師開(kāi)展設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)預(yù)設(shè)內(nèi)容結(jié)合BIM技術(shù)架構(gòu)三維立體參照模型，對(duì)各個(gè)方案開(kāi)展交叉對(duì)比，確定預(yù)設(shè)方案的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，選取可行性高且成本效益的預(yù)設(shè)方案；考慮相關(guān)預(yù)設(shè)方案時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)將建筑所在地域的狀態(tài)、地理環(huán)境和氣象要素等考慮在內(nèi)。這些要素均會(huì)影響暖通空調(diào)的預(yù)設(shè)，設(shè)計(jì)師應(yīng)將所有影響要素開(kāi)展綜合分析，得到最優(yōu)化的預(yù)設(shè)方案。

（5）BIM技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

BIM技術(shù)被廣泛引入暖通空調(diào)預(yù)設(shè)進(jìn)程中，能夠被引入冷熱源預(yù)設(shè)、圖紙繪制及方案輔助預(yù)設(shè)作業(yè)中，能夠與計(jì)算機(jī)輔助預(yù)設(shè)相配合。設(shè)計(jì)師將CDF軟件引入作業(yè)，對(duì)建筑布局、實(shí)地狀況和空調(diào)建構(gòu)等各部分開(kāi)展模擬，從而推進(jìn)相關(guān)預(yù)設(shè)作業(yè)進(jìn)程；設(shè)計(jì)師應(yīng)充分考慮暖通空調(diào)的預(yù)設(shè)要旨，引入BIM技術(shù)使空調(diào)預(yù)設(shè)達(dá)到更優(yōu)化，保障主要性能房間，能夠更好地取暖和通風(fēng)，減小空調(diào)損耗，可以滿足所有者對(duì)通風(fēng)和取暖的預(yù)設(shè)要求。設(shè)計(jì)師引入BIM技術(shù)對(duì)季節(jié)變化時(shí)空調(diào)的動(dòng)態(tài)負(fù)荷狀況開(kāi)展預(yù)測(cè)，能夠在掌控空調(diào)負(fù)荷的情況下更好地開(kāi)展預(yù)設(shè)，增效空調(diào)運(yùn)作的有效性，降低能源消耗及浪費(fèi)。

6.3 BIM技術(shù)在站房暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）可視化。BIM模型和現(xiàn)場(chǎng)管線布置可以實(shí)現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)的效果，將暖通系統(tǒng)的管線及設(shè)備布置情況完全顯示，對(duì)順利開(kāi)展施工具有重要的指導(dǎo)作用。BIM模型能夠通過(guò)橫縱剖面甚至三維視圖全面顯示管線及設(shè)備布置。

（2）管線優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員整合模型時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整體模型的平行協(xié)調(diào)，利用碰撞檢測(cè)功能。通過(guò)檢測(cè)的詳細(xì)報(bào)告發(fā)現(xiàn)視覺(jué)上難以發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，如互相碰撞及干涉問(wèn)題，完成管線的優(yōu)化。

（3）協(xié)同設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式對(duì)比，BIM模型能夠整合全部信息，進(jìn)行信息讀取，對(duì)設(shè)計(jì)人員的修改進(jìn)行有效觀察，簡(jiǎn)化使各專業(yè)間的配合工作模式，提高有效性和聯(lián)動(dòng)性，協(xié)同設(shè)計(jì)效果明顯。

（4）工程量統(tǒng)計(jì)。針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，工程量統(tǒng)計(jì)需要根據(jù)二維圖紙進(jìn)行設(shè)備、部件和管道配件的計(jì)數(shù)，將其分類，在表格中統(tǒng)計(jì)。通過(guò)BIM設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各設(shè)備構(gòu)件的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，形成完整的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，提高工作效率。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，站房工程建設(shè)中，硬件設(shè)備及管線類型豐富、數(shù)量多，必須合理設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式存在的效率低、準(zhǔn)確性不足、不全面等問(wèn)題，顯著提高前期設(shè)計(jì)水平，從源頭上發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并高效解決，為后續(xù)工作的開(kāi)展鋪設(shè)良好的條件。